package bin_tree.seachtree;

import java.util.NoSuchElementException;

/**
 * 基于整型的
 * 普通的二分搜索树
 * @author yuisama
 * @date 2022/03/11 21:09
 **/
public class BST {
    private class TreeNode {
        private int val;
        private TreeNode left;
        private TreeNode right;
        public TreeNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
    private int size;
    private TreeNode root;

    public void add(int val) {
        root = add(root,val);
    }

    /**
     * 判断当前树中是否存在val
     * @param val
     * @return
     */
    public boolean contains(int val) {
        return contains(root,val);
    }

    /**
     * 判断当前以root为根的BST中是否包含了val
     * @param root
     * @param val
     * @return
     */
    private boolean contains(TreeNode root, int val) {
        // 边界
        if (root == null) {
            return false;
        }
        if (root.val == val) {
            // 找到了
            return true;
        }else if (val < root.val) {
            // 递归去左树中查找
            return contains(root.left,val);
        }else {
            // 递归去右树中查找
            return contains(root.right,val);
        }
    }

    public int findMin() {
        // 判空
        if (size == 0) {
            // 空树
            throw new NoSuchElementException("BST is empty! cannot find min");
        }
        TreeNode minNode = minNode(root);
        return minNode.val;
    }

    public int findMax() {
        // 判空
        if (size == 0) {
            throw new NoSuchElementException("BST is empty! cannot find max");
        }
        TreeNode maxNode = maxNode(root);
        return maxNode.val;
    }

    public int removeMax() {
        int max = findMax();
        root = removeMax(root);
        return max;
    }

    /**
     * 在当前以root为根的BST中删除最大值节点，返回删除后的树根
     * @param root
     * @return
     */
    private TreeNode removeMax(TreeNode root) {
        if (root.right == null) {
            TreeNode left = root.left;
            root.left = root = null;
            size --;
            return left;
        }
        root.right = removeMax(root.right);
        return root;
    }

    /**
     * 在当前BST中删除最小值节点，返回删除的最小值
     * @return
     */
    public int removeMin() {
        int min = findMin();
        root = removeMin(root);
        return min;
    }
    /**
     * 在当前以root为根的BST中删除最小值所在的节点，返回删除后的树根
     * @param root
     * @return
     */
    private TreeNode removeMin(TreeNode root) {
        if (root.left == null) {
            // 当前root就是待删除的节点
            TreeNode right = root.right;
            root.right = root = null;
            size --;
            return right;
        }
        // 递归去左子树中删除
        root.left = removeMin(root.left);
        return root;
    }

    public void remove(int val) {
        root = remove(root,val);
    }

    /**
     * 在当前以root为根节点的BST中删除值为val的节点
     * 返回删除后的新的根节点
     * @param root
     * @param val
     * @return
     */
    private TreeNode remove(TreeNode root, int val) {
        // 边界
        if (root == null) {
            // 把树中所有节点都遍历完还没找到值为val的节点，就不存在值val的节点
            throw new NoSuchElementException("BST 中没有值为"+val+"的节点!");
        }else if (val < root.val) {
            // 此时待删除的节点位于左子树
            root.left = remove(root.left,val);
            return root;
        }else if (val > root.val) {
            // 此时待删除的节点位于右子树
            root.right = remove(root.right,val);
            return root;
        }else {
            // 此时root.val == val
            // root就是待删除的节点
            if (root.left == null) {
                // 只有右孩子，返回右孩子即可
                TreeNode right = root.right;
                root.right = root = null;
                size --;
                return right;
            }
            if (root.right == null) {
                // 只有左孩子
                TreeNode left = root.left;
                root.left = root = null;
                size --;
                return left;
            }
            // 此时说明root.left 和 root.right 都不为空
            // Hibbard Deletion
            TreeNode successor = minNode(root.right);
            // 在右子树中删除后继节点的时候就已经size --了
            successor.right = removeMin(root.right);
            successor.left = root.left;
            // 将要删除的节点58，和BST断开关系
            root.left = root.right = root = null;
            return successor;
        }
    }

    /**
     * 查询以root为根的BST中最大值节点
     * @param root
     * @return
     */
    private TreeNode maxNode(TreeNode root) {
        if (root.right == null) {
            // root就是最大值所在的节点
            return root;
        }
        return maxNode(root.right);
    }

    /**
     * 在当前以root为根的BST中找最小值所在的节点，返回最小值节点
     * @param root
     * @return
     */
    private TreeNode minNode(TreeNode root) {
        if (root.left == null) {
            // 此时root就是最小值
            return root;
        }
        return minNode(root.left);
    }

    /**
     * 向以root为根的BST中插入一个新的结点val
     * @param root
     * @param val
     * @return
     */
    private TreeNode add(TreeNode root, int val) {
        if (root == null) {
            // 创建新节点
            TreeNode newNode = new TreeNode(val);
            // 当前值就是根节点
            size ++;
            return newNode;
        }
        if (val < root.val) {
            // 左树中插入
            root.left = add(root.left,val);
        }
        if (val > root.val) {
            // 右树插入
            root.right = add(root.right,val);
        }
        return root;
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        generateBSTString(root,0,sb);
        return sb.toString();
    }

    /**
     * 先序遍历以root为根的BST，将节点值存储在sb中
     * @param root
     * @param height
     * @param sb
     */
    private void generateBSTString(TreeNode root, int height, StringBuilder sb) {
        // 边界
        if (root == null) {
            sb.append(generatHeightStr(height)).append("NULL\n");
            return;
        }
        sb.append(generatHeightStr(height)).append(root.val).append("\n");
        // 递归访问左子树
        generateBSTString(root.left,height + 1,sb);
        // 递归访问右子树
        generateBSTString(root.right,height + 1,sb);
    }

    /**
     * 按照当前所处的树的层次打印 --
     * 每多一层，就多两个--
     * @param height
     * @return
     */
    private String generatHeightStr(int height) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < height; i++) {
            sb.append("--");
        }
        return sb.toString();
    }
}